等离子清洗

等离子清洗技术起源于20世纪初,推动了半导体和光电产业的迅速发展,现已广泛应用于精密机械、汽车制造、航空航天以及污染防治等众多高科技领域。等离子清洗技术的关键是低温等离子体的应用,它主要依赖于高温、高频、高能等外界条件产生,是一种电中性、高能量、全部或部分离子化的气态物质。低温等离子体的能量约为几十电子伏特,其中所包含的离子、电子、自由基等活性粒子以及紫外线等辐射线很容易与固体表面的污染物分子发生反应而使其脱离,进而可起到清洗的作用。同时由于低温等离子体的能量远低于高能射线,因此此技术只涉及材料表面,对材料基体性能不产生影响。

等离子清洗是一种干式工艺,由于采用电能催化反应,可以提供一个低温环境,同时排除了湿式化学清洗所产生的危险和废液,安全、可靠、环保。简而言之,等离子清洗技术结合了等离子体物理、等离子体化学和气固两相界面反应,可以有效清除残留在材料表面的有机污染物,并保证材料的表面及本体特性不受影响,目前被考虑为传统湿法清洗的主要替代技术。

更重要的是,等离子体清洗技术不分处理对象的基材类型,对半导体、金属和大多数高分子材料均有很好的处理效果,并且能够实现整体、局部以及复杂结构的清洗。此工艺容易实现自动化与数字化流程,可装配高精度的控制装置,精准控制时间,具备记忆功能等。正是由于等离子体清洗工艺拥有操作简单、精密可控等显著优势,目前已在电子电气、材料表面改性与活化等多个行业普遍应用。同时可以预见,这种优越的技术也将被复合材料领域所认可并广泛采用。

等离子清洗技术利用了等离子体在低温条件下能够产生非平衡电子、反应离子和自由基的特性。等离子体中的高能活性基团轰击表面，会造成溅射、热蒸发或光致降解。等离子体特有的清洗过程主要是基于等离子体溅射和刻蚀所带来的物理和化学变化。

物理溅射的过程中，等离子体中高能量离子脉冲式的表面轰击会导致表面原子发生位移，在某些情况下，还会造成次表层上原子的位移，因此物理溅射没有选择性。在化学蚀刻的过程中，等离子体中的活性基团和表面原子、分子发生反应，产生的挥发性物质可以通过泵抽走。在化学蚀刻过程中，通过选择不同的工艺参数，可以对不同材料实现高选择性的化学反应刻蚀，然而这种方法对同一种材料的刻蚀是各向同性的。在离子增强刻蚀中，高能离子撞击表面时，会在表面形成缺陷、位错或悬浮键，这些缺陷提高了表面的化学反应刻蚀速率，使这种刻蚀过程同时具备可选择性和方向性。

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